11
CURSO
CURSO AVANZADO
AVANZADO PARA
PARA OPERADORES
OPERADORES DE
DE
CALDERAS
CALDERAS
Secretaria de la Defensa Nacional Secretaria de la Defensa Nacional Fabrica de Vestuario y Equipo Fabrica de Vestuario y Equipo
Octubre 2013 Octubre 2013
22
GENERALIDADES GENERALIDADES CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN
ELEMENTOS DE UNA CALDERA ELEMENTOS DE UNA CALDERA CÁMARA DE AGUA
CÁMARA DE AGUA CÁMARA DE VAPOR CÁMARA DE VAPOR
CLASIFICACION DE LAS CALDERAS CLASIFICACION DE LAS CALDERAS POR LA DISPOSICIÓN DE LOS FLUIDOS POR LA DISPOSICIÓN DE LOS FLUIDOS POR SU CONFIGURACIÓN
POR SU CONFIGURACIÓN
POR EL MECANISMO DE TRANSMISIÓN DE CALOR
POR EL MECANISMO DE TRANSMISIÓN DE CALOR DOMINANTEDOMINANTE POR EL COMBUSTIBLE EMPLEADO
POR EL COMBUSTIBLE EMPLEADO POR EL TIRO
POR EL TIRO
POR EL MODO DE GOBERNAR LA OPERACIÓN POR EL MODO DE GOBERNAR LA OPERACIÓN ELEME
ELEMENTOS Y NTOS Y EQUIPOEQUIPOS S PERIFEPERIFERICOS RICOS PARA PARA EL FUNEL FUNCIONAMCIONAMIENTO IENTO DE UNDE UNAA CALDERA CALDERA FUEGO FUEGO AGUA AGUA
SUPERFICIE DE INTERCAMBIO DE CALOR SUPERFICIE DE INTERCAMBIO DE CALOR
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD C
COONNTTRROOLLEES S PPAARRA A MMAANNEEJJO O Y Y SSEEGGUURRIIDDAAD D DDE E AAGGUUA A ((CCAALLDDEERRAASS PIROTUBULARES)
PIROTUBULARES)
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE COMBUSTIBLE CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE COMBUSTIBLE
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD EN LA ATOMIZACIÓN A
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD EN LA ATOMIZACIÓN AIRE-VAPOR IRE-VAPOR CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD AIRE COMBUSTION
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD AIRE COMBUSTION
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE CALDERAS MODULADAS CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE CALDERAS MODULADAS
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DEL REGULADOR (DAMPER) DE TIRO CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DEL REGULADOR (DAMPER) DE TIRO FORZADO
FORZADO
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE LLAMA CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE LLAMA
CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE TANQUES DE CONDESADOS CONTROLES PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE TANQUES DE CONDESADOS C
COONNTTRROOLLEES S PPAARRA A MMAANNEEJJO O Y Y SSEEGGUURRIDIDAAD D EEN N EEL L TTAANNQQUUE E DDIAIARRIIO O DDEE COMBUSTIBLE
33
CONTROL PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE VAPOR DE LA
CONTROL PARA MANEJO Y SEGURIDAD DE VAPOR DE LA CALDERACALDERA
CONTROL PARA MANEJO Y SEGURIDAD IGNICION A
CONTROL PARA MANEJO Y SEGURIDAD IGNICION A GAS O ACPMGAS O ACPM VÁLVULAS DE SEGURIDAD VÁLVULAS DE SEGURIDAD PURGAS PURGAS FALLAS EN CALDERAS FALLAS EN CALDERAS FALLAS EN EL ARRANQUE FALLAS EN EL ARRANQUE FALLAS EN EL ENCENDIDO FALLAS EN EL ENCENDIDO FALLAS EN LOS MATERIALES FALLAS EN LOS MATERIALES
PRUEBAS Y MANTENIMIENTO EN CALDERAS PRUEBAS Y MANTENIMIENTO EN CALDERAS
PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO, CAPACIDAD Y RENDIMIENTO EN CALDERAS PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO, CAPACIDAD Y RENDIMIENTO EN CALDERAS MANTENIMIENTO EN CALDERAS MANTENIMIENTO EN CALDERAS MANTENIMIENTO DIARIO MANTENIMIENTO DIARIO MANTENIMIENTO MENSUAL MANTENIMIENTO MENSUAL MANTENIMIENTO SEMESTRAL MANTENIMIENTO SEMESTRAL MANTENIMIENTO ANUAL MANTENIMIENTO ANUAL NORMAS DE DISEÑO NORMAS DE DISEÑO 1.
1. RECRECORDORDATOATORIO RIO ( Co( Concepnceptos tos BásBásicoicos )s )
TEMPERATURA TEMPERATURA
44
La
La tempetemperaturaratura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío quees una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser
puede ser medida con medida con un termómetro. En un termómetro. En física, se física, se define como una define como una magnitud escalar rmagnitud escalar relacionadaelacionada con la energí
con la energía intera interna de na de un sisteun sistema ma tertermodmodináinámicmico, defino, definida por el princiida por el principio cero de lapio cero de la termodinámica. más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía termodinámica. más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas
partículas del del sistema, sistema, sea sea en en un un sentido sentido traslacional, traslacional, rotacional, rotacional, o o en en forma forma de de vibraciones. vibraciones. aa medida de que sea
medida de que sea mayor la energía cinétimayor la energía cinética de ca de un sistema, se observa que éste un sistema, se observa que éste se encuentra másse encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.
«caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.
En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las partículas en sus sitios dentro del sólido. en el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los en sus sitios dentro del sólido. en el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multi atómicos los movimientos movimientos traslacionales de sus partículas (para los gases multi atómicos los movimientos rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).
rotacional y vibracional deben tomarse en cuenta también).
El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso El desarrollo de técnicas para la medición de la temperatura ha pasado por un largo proceso histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo histórico, ya que es necesario darle un valor numérico a una idea intuitiva como es lo frío o lo caliente.
caliente. La temperatu
La temperatura es ra es una propiedad físicuna propiedad física que a que se refiere a se refiere a las nociones comunelas nociones comunes de s de calor o ausenciacalor o ausencia de calor, sin embargo su significado formal en termodinámica es más complejo, a menudo el calor de calor, sin embargo su significado formal en termodinámica es más complejo, a menudo el calor o el frío percibido por las personas tiene más que ver con la sensación térmica , que con la o el frío percibido por las personas tiene más que ver con la sensación térmica , que con la temperatura real.
temperatura real.
Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas físicos a nivel Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas físicos a nivel macroscópico, la cual tiene una causa a nivel microscópico, que es la energía promedio por la macroscópico, la cual tiene una causa a nivel microscópico, que es la energía promedio por la partícula.
partícula. CALOR CALOR Calor
Calor estestá definiá definido como la forma do como la forma de energíde energía que a que se transse transfiefiere entre difere entre diferenrentes cuerptes cuerpos oos o diferen
diferentes zonas de tes zonas de un mismo cuerpo que un mismo cuerpo que se encuentran a distintas tempese encuentran a distintas temperaturas, sin embargo enraturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico
térmico (ejemplo: una bebida fría dej(ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se ada en una habitación se entibia).entibia). La
La eneenergírgía a puepuede de ser ser tratransfensferidrida a por por difdifereerententes s mecmecanianismos smos de de tratransfensferencrencia, ia, estestos os son son lala radiaci
radiación, la conduccióón, la conducción y la n y la conveccconvección, aunque en ión, aunque en la mayoría de los procesola mayoría de los procesos reales todos ses reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino energía té
energía térmica. La energírmica. La energía existe en varias forma existe en varias formas, as, en este caso nos enfocamen este caso nos enfocamos en el calor, queos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura.
55
Transmisión del Calor Transmisión del Calor
Existen tres formas de transmisión del calor: radiación, convección y conducción. Existen tres formas de transmisión del calor: radiación, convección y conducción. Radiación
Radiación
La radiación del calor se manifiesta por los rayos
La radiación del calor se manifiesta por los rayos o las ondas o las ondas calorícaloríficas que envía el ficas que envía el sol a sol a travéstravés del espacio. Podemos tener radiación en una lámpara incandescente u otro objeto muy caliente, ya del espacio. Podemos tener radiación en una lámpara incandescente u otro objeto muy caliente, ya que sus rayos caloríficos son muy semejantes a los rayos luminosos. Se puede definir a la que sus rayos caloríficos son muy semejantes a los rayos luminosos. Se puede definir a la radiaci
radiación como ón como la transmisila transmisión de ón de calor a calor a través de sustancias intermedtravés de sustancias intermedias sin ias sin calentcalentar a ar a éstas. Eléstas. El calor transmi
calor transmitido por los tido por los rayos prácticrayos prácticamente no calientamente no calientan el an el aire a través el aire a través el cual pasan, sino quecual pasan, sino que ejercen su acción sobre los objetos que encuentran en su camino, los cuales sí absorben dicho ejercen su acción sobre los objetos que encuentran en su camino, los cuales sí absorben dicho calor.
calor.
Convección Convección
Significa la transferencia del calor de un lugar a otro por el movimiento o la circulación de aire, Significa la transferencia del calor de un lugar a otro por el movimiento o la circulación de aire, agua u otros gases o líquidos calientes. Dicha circulación puede producirse en forma natural o agua u otros gases o líquidos calientes. Dicha circulación puede producirse en forma natural o artificial. Por ejemplo: si generamos corriente de aire alrededor de un objeto caliente por medio de artificial. Por ejemplo: si generamos corriente de aire alrededor de un objeto caliente por medio de un ventilado
un ventilador r o también si o también si hacemohacemos s circulcircular corriente de ar corriente de agua alrededor de un agua alrededor de un objetobjeto caliente, elo caliente, el liquido será el agente transmisor del calor. Un ejemplo de ésta lo tenemos en el secador de liquido será el agente transmisor del calor. Un ejemplo de ésta lo tenemos en el secador de cabello, ya que el calor de éste es transmitido al exterior por una circulación forzada.
cabello, ya que el calor de éste es transmitido al exterior por una circulación forzada. Conducción
Conducción
Es la transferencia de calor de un cuerpo sólido. Si tomamos una varilla de metal y colocamos un Es la transferencia de calor de un cuerpo sólido. Si tomamos una varilla de metal y colocamos un extremo de ésta sobre el fuego, el calor pasara por conducción al otro extremo. Los metales son extremo de ésta sobre el fuego, el calor pasara por conducción al otro extremo. Los metales son buenos
buenos conductores conductores del calor del calor y existen y existen otros materiales otros materiales que cuyas que cuyas cualidades cualidades son completamenteson completamente opuestas.
66
Escalas de Temperatura Escalas de Temperatura Escala Centígrada:
Escala Centígrada:
Se le asigna el valor cero (0) a la temperatura de fusión del agua a presión normal y a 45º de Se le asigna el valor cero (0) a la temperatura de fusión del agua a presión normal y a 45º de latitud. El intervalo entre dichas temperaturas se divide en 100 partes, cada una de las cuales latitud. El intervalo entre dichas temperaturas se divide en 100 partes, cada una de las cuales recibe el nombre de grado centígrado o grado Celsius (ºC ). Las temperaturas inferiores a la de recibe el nombre de grado centígrado o grado Celsius (ºC ). Las temperaturas inferiores a la de fusión del agua resultan negativas en esta escala.
fusión del agua resultan negativas en esta escala. Escala Fahrenheit:
Escala Fahrenheit:
Se le da el valor de 32 a la temperatura de fusión del agua y el valor de 212 a la de ebullición del Se le da el valor de 32 a la temperatura de fusión del agua y el valor de 212 a la de ebullición del agua. El intervalo de dichas temperaturas se divide en 180 partes, cada una de las cuales se agua. El intervalo de dichas temperaturas se divide en 180 partes, cada una de las cuales se denomina grado Fahrenheit (ºF).
denomina grado Fahrenheit (ºF). Escala Reaumur:
Escala Reaumur:
La temperatura de fusión del agua se designa por cero (0) y la ebullición del agua por 80, La temperatura de fusión del agua se designa por cero (0) y la ebullición del agua por 80, dividiéndose el intervalo entre ellas en 80 partes, cada una de las cuales se denomina grado dividiéndose el intervalo entre ellas en 80 partes, cada una de las cuales se denomina grado réaumur (ºR). La ecuación que relaciona las diferentes escalas de temperatura es:
réaumur (ºR). La ecuación que relaciona las diferentes escalas de temperatura es:
La escala centígrada se usa preferentemente en trabajos científicos y en los países latinos. La La escala centígrada se usa preferentemente en trabajos científicos y en los países latinos. La escala Fahrenhe
escala Fahrenheit es it es más usada popularmentmás usada popularmente e en los en los E.E.U.E.E.U.U. y U. y en Inglaterra. La escala réaumur en Inglaterra. La escala réaumur se emplea exclusivamente en los países escandinavos. La experimentación y los razonamientos se emplea exclusivamente en los países escandinavos. La experimentación y los razonamientos teóricos han indicado que no es posible lograr temperaturas inferiores a cierta temperatura mínima teóricos han indicado que no es posible lograr temperaturas inferiores a cierta temperatura mínima que recibe el nombre de cero absoluto. A esta temperatura la energía de las moléculas de los que recibe el nombre de cero absoluto. A esta temperatura la energía de las moléculas de los cuerpos tiene su menor valor
cuerpos tiene su menor valor posiblposible. El e. El cero absoluto correspocero absoluto corresponde en nde en la escala centígrala escala centígrada a da a unauna temperatura de -273.16 ºC, usualmente se toma el valor de -273 ºC. Por esta y otras razones, Lord temperatura de -273.16 ºC, usualmente se toma el valor de -273 ºC. Por esta y otras razones, Lord Kelvin (Sir William Thompson) propuso medir las temperaturas negativas o "bajo cero".
Kelvin (Sir William Thompson) propuso medir las temperaturas negativas o "bajo cero". Escala Kelvin:
Escala Kelvin:
Es la escala absoluta cuyo cero coincide con el cero absoluto y cuyos grados tienen el mismo Es la escala absoluta cuyo cero coincide con el cero absoluto y cuyos grados tienen el mismo valor que los grados centígrados. En esta escala el cero absoluto corresponde a 0 ºK, la valor que los grados centígrados. En esta escala el cero absoluto corresponde a 0 ºK, la temperatura de fusión del agua corresponde a 273 ºK y la de ebullición del agua corresponde a temperatura de fusión del agua corresponde a 273 ºK y la de ebullición del agua corresponde a 373ºK. La escala absoluta de Kelvin se utiliza mucho en la ciencia.
373ºK. La escala absoluta de Kelvin se utiliza mucho en la ciencia.
Escala Rankine: Escala Rankine:
Es la escala absoluta correspondiente al Fahrenheit, donde el punto cero corresponde a -459.7 ºF. Es la escala absoluta correspondiente al Fahrenheit, donde el punto cero corresponde a -459.7 ºF.
77
Caloría Caloría
La unidad con la que se mide el calor es la caloría o kilocaloría. Representa el calor necesario para La unidad con la que se mide el calor es la caloría o kilocaloría. Representa el calor necesario para aumentar en 1ºC de temperatura una masa de 1 litro de agua. Como esta unidad es demasiado aumentar en 1ºC de temperatura una masa de 1 litro de agua. Como esta unidad es demasiado grande se suele emplear la pequeña caloría, también llamada gramo caloría, que representa la grande se suele emplear la pequeña caloría, también llamada gramo caloría, que representa la cantidad de calor necesario para aumentar en 1ºC la masa de 1 gramo de agua. Cabe destacar que cantidad de calor necesario para aumentar en 1ºC la masa de 1 gramo de agua. Cabe destacar que la pequeña caloría resulta 1000 veces menor que la kilocaloría.
la pequeña caloría resulta 1000 veces menor que la kilocaloría. Para evitar confundirse la caloría (c)
Para evitar confundirse la caloría (c) se emplea en se emplea en la practica de la practica de trabajtrabajo o de laboratoride laboratorio, mientraso, mientras que la kilocaloría o caloría (C) es la que se emplea en la practica.
que la kilocaloría o caloría (C) es la que se emplea en la practica.
La unidad de medida del calor en el sistema inglés es la denominada BTU (British Thermal Unit) La unidad de medida del calor en el sistema inglés es la denominada BTU (British Thermal Unit) que eso significa Unidad Térmica Británica y representa la cantidad de calor necesaria para elevar que eso significa Unidad Térmica Británica y representa la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua en 1ºF.
la temperatura de una libra de agua en 1ºF.
PRESION PRESION La
La prespresiónión es una magnitud física que se mide como la proyección de la fuerza en direcciónes una magnitud física que se mide como la proyección de la fuerza en dirección perpendicular
perpendicular por por unidad unidad de de superficie superficie (es (es una una magnitud magnitud es es escalar), escalar), y y sirve sirve para para caracterizar caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.
cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.
En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal En el Sistema Internacional la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es
(Pa) que es equivalequivalente a una fuerza total de un newton actente a una fuerza total de un newton actuando uniformuando uniformementemente en un metroe en un metro cuadrado.
cuadrado.
En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza
psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.total de una libra actuando en una pulgada cuadrada. Presión absoluta y relativa
Presión absoluta y relativa
En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la En determinadas aplicaciones la presión se mide no como la presión absoluta sino como la presión
presión por por encima encima de de la la presión presión atmosférica, atmosférica, denominándose denominándose presión presión relativa, relativa, presión presión normal,normal, presión
presión de de gauge gauge o o presión presión manométrica. manométrica. Consecuentemente, Consecuentemente, la la presión presión absoluta absoluta es es la la presiónpresión atmosférica (
atmosférica ( Pa Pa) más la presión manométrica () más la presión manométrica ( Pm Pm) (presión que se mide con el manómetro).) (presión que se mide con el manómetro).
Presión de un gas Presión de un gas Para un gas ideal con
Para un gas ideal con N N moléculas, cada una de masamoléculas, cada una de masamm y moviéndose con una velocidad aleatoriay moviéndose con una velocidad aleatoria
promedio vrms
88
del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento lineal con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la lineal con las paredes en cada choque y efectuando una fuerza neta por unidad de área que es la presión ejercida por el gas sobr
presión ejercida por el gas sobre la superficie sólida.e la superficie sólida. Propiedades de la presión en un medio fluido
Propiedades de la presión en un medio fluido 1.
1. La fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia elLa fuerza asociada a la presión en un fluido ordinario en reposo se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y reacción, resulta en una exterior del fluido, por lo que debido al principio de acción y reacción, resulta en una compresión para el fluido, jamás una tracción.
compresión para el fluido, jamás una tracción. 2.
2. La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante)La superficie libre de un líquido en reposo (y situado en un campo gravitatorio constante) es siempre horizontal. Eso es cierto sólo en la superficie de la Tierra y a simple vista, es siempre horizontal. Eso es cierto sólo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a la acción de la gravedad constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie debido a la acción de la gravedad constante. Si no hay acciones gravitatorias, la superficie de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal.
de un fluido es esférica y, por tanto, no horizontal. 3.
3. En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a unaEn los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa líquida está sometida a una presión
presión que que es es función función únicamente únicamente de de la la profundidad profundidad a a la la que que se se encuentra encuentra el el punto.punto. ESTADOS DE
ESTADOS DE AGREGACION DE AGREGACION DE LA MATERIALA MATERIA
Gas Gas
Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual, bajo ciertas condiciones de Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, sus moléculas interaccionan solo débilmente entre sí, sin formar enlaces temperatura y presión, sus moléculas interaccionan solo débilmente entre sí, sin formar enlaces moleculares, adoptando la forma y el volumen del recipiente que las contiene y tendiendo a moleculares, adoptando la forma y el volumen del recipiente que las contiene y tendiendo a separarse, esto es, expandirse, todo lo posible por su alta energía cinética. Los gases son fluidos separarse, esto es, expandirse, todo lo posible por su alta energía cinética. Los gases son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presión y la altamente compresibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presión y la temperatura. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que temperatura. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando así las se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando así las propiedades:
propiedades:
• Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de • Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a que se mueven sus entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a que se mueven sus moléculas.
moléculas.
• Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene. • Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.
• Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene. • Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene.
• Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas • Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas y otras.
moléculas y otras.
A temperatura y presión ambientales los gases pueden ser elementos como el hidrógeno, el A temperatura y presión ambientales los gases pueden ser elementos como el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el cloro, el flúor y los gases nobles, compuestos como el dióxido de oxígeno, el nitrógeno, el cloro, el flúor y los gases nobles, compuestos como el dióxido de carbono o el propano, o mezclas como el aire.
carbono o el propano, o mezclas como el aire. Vapor
99
El vapor es el
El vapor es el estadoestado en el que se encuentra unen el que se encuentra un gasgas cuando se halla a un nivel inferior al de sucuando se halla a un nivel inferior al de su punto crítico;
punto crítico; éste hace éste hace referencia referencia a aquellas a aquellas condiciones dcondiciones dee presión presión yy temperaturatemperatura por encima depor encima de las cuales es imposible obtener un líquido por compresión. Si un gas se encuentra por debajo de las cuales es imposible obtener un líquido por compresión. Si un gas se encuentra por debajo de ese punto, esto significa que es susceptible de condensación a través de una reducción de su ese punto, esto significa que es susceptible de condensación a través de una reducción de su temperatura (manteniendo la presión constante) o por vía de la presurización (con temperatura temperatura (manteniendo la presión constante) o por vía de la presurización (con temperatura constante).
constante).
Es importante aclarar que un
Es importante aclarar que un gasgas es una sustancia que cumple con una característicaes una sustancia que cumple con una característica bien bien
definida: no tener ni forma ni volumen propios. Esto le permite amoldarse a las formas del definida: no tener ni forma ni volumen propios. Esto le permite amoldarse a las formas del elemento que lo contiene o dispersarse si no se encuentra contenido.
elemento que lo contiene o dispersarse si no se encuentra contenido. El vapor de agua es el
El vapor de agua es el gas obtegas obtenidnido a o a partpartir de ir de la la ebuebullillicióción n (el proc(el procesoeso físicofísico por el cual lapor el cual la totalidad de la masa de un líquido se convierte al estado gaseoso) o de la
totalidad de la masa de un líquido se convierte al estado gaseoso) o de la evaporaciónevaporación (el mismo(el mismo proceso,
proceso, pero pero que que puede puede concretarse concretarse a a unauna temperaturatemperatura indistinta y sin que toda la masa delindistinta y sin que toda la masa del líquido llegue a su punto de
líquido llegue a su punto de ebulliciónebullición) del agua líquida o de la sublimación) del agua líquida o de la sublimación(el cambio del estado(el cambio del estado sólido al gaseoso) del hielo. Este vapor no tiene olor ni color.
sólido al gaseoso) del hielo. Este vapor no tiene olor ni color.
Liquido Liquido
El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible (lo que significa que su volumen es, muy aproximadamente, constante en un rango grande de (lo que significa que su volumen es, muy aproximadamente, constante en un rango grande de presión).
presión).
El estado líquido es un estado de agregación de la materia intermedio entre el estado sólido y el El estado líquido es un estado de agregación de la materia intermedio entre el estado sólido y el estado gaseoso. Las moléculas de los líquidos no están tan próximas como las de los sólidos, pero estado gaseoso. Las moléculas de los líquidos no están tan próximas como las de los sólidos, pero están menos separadas que las de los gases. Las moléculas en el estado líquido ocupan posiciones están menos separadas que las de los gases. Las moléculas en el estado líquido ocupan posiciones al azar que varían con el tiempo. Las distancias intermoleculares son constantes dentro de un al azar que varían con el tiempo. Las distancias intermoleculares son constantes dentro de un estrecho margen. En algunos líquidos, las moléculas tienen una orientación preferente, lo que estrecho margen. En algunos líquidos, las moléculas tienen una orientación preferente, lo que hace que
hace que el líquido presente propiedades anisótroel líquido presente propiedades anisótropas (propiedades, como el pas (propiedades, como el índicíndice e de de refraccirefracción,ón, que varían según la dirección dentro del material).
que varían según la dirección dentro del material).
Los líquidos presentan tensión superficial y capilaridad, generalmente se dilatan cuando se Los líquidos presentan tensión superficial y capilaridad, generalmente se dilatan cuando se incrementa su temperatura y pierden volumen cuando se enfrían, aunque sometidos a compresión incrementa su temperatura y pierden volumen cuando se enfrían, aunque sometidos a compresión su volumen es muy poco variable a diferencia de lo que sucede con otros fluidos como los gases. su volumen es muy poco variable a diferencia de lo que sucede con otros fluidos como los gases. Los objetos inmersos en algún líquido están sujetos a un fenómeno conocido como flotabilidad. Los objetos inmersos en algún líquido están sujetos a un fenómeno conocido como flotabilidad. Solido
Solido
Un cuerpo sólido es uno de los cuatro estados de agregación de la materia se caracteriza porque Un cuerpo sólido es uno de los cuatro estados de agregación de la materia se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen.
opone resistencia a cambios de forma y de volumen.
Sus partículas se encuentran juntas y correctamente ordenadas. Las moléculas de un sólido tienen Sus partículas se encuentran juntas y correctamente ordenadas. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.
una gran cohesión y adoptan formas bien definidas.
Son, por tanto, agregados generalmente rígidos, incompresibles (que no pueden ser Son, por tanto, agregados generalmente rígidos, incompresibles (que no pueden ser
comprimidos), duros y resistentes. Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden comprimidos), duros y resistentes. Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden desplazarse.
10 10 Características Características • Elasticidad • Elasticidad • Fragilidad • Fragilidad • Dureza • Dureza • Forma definida • Forma definida • Volumen definido • Volumen definido • Alta densidad • Alta densidad • Flotación • Flotación • Inercia • Inercia • Tenacidad • Tenacidad • Maleabilidad • Maleabilidad • Ductilidad • Ductilidad Plasma Plasma En física y
En física y químiquímica, se ca, se denomidenomina na plasmaplasma al cuarto estado de al cuarto estado de agregacagregación de ión de la materia, un estadola materia, un estado fluido similar al estado gaseoso pero en el que determinada proporción de sus partículas están fluido similar al estado gaseoso pero en el que determinada proporción de sus partículas están cargadas eléctricamente y no poseen equilibrio electromagnético, por eso son buenos conductores cargadas eléctricamente y no poseen equilibrio electromagnético, por eso son buenos conductores eléctricos y sus partículas responden fuertemente a las interacciones electromagnéticas de largo eléctricos y sus partículas responden fuertemente a las interacciones electromagnéticas de largo alcance.
alcance.
El plasma es el estado de agregación más abundante de la naturaleza, y la mayor parte de la El plasma es el estado de agregación más abundante de la naturaleza, y la mayor parte de la materia en el Universo visible se encuentra en estado de plasma, la mayoría del cual es el materia en el Universo visible se encuentra en estado de plasma, la mayoría del cual es el enrarecido plasma intergaláctico y en las estrellas.
enrarecido plasma intergaláctico y en las estrellas.
EVAPORACION EVAPORACION
La evaporació
La evaporación es n es un proceso físico que consiste en el un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de paso lento y gradual de un estado líquidoun estado líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial. hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la tensión superficial. A diferencia de la ebullición, la evaporación se puede producir a cualquier temperatura, siendo A diferencia de la ebullición, la evaporación se puede producir a cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada aquella.
más rápido cuanto más elevada aquella. No es necesario que toda la masa alcance
No es necesario que toda la masa alcance el punto de ebullición.el punto de ebullición.
Cuando existe un espacio libre encima de un líquido, una parte de sus moléculas está en forma Cuando existe un espacio libre encima de un líquido, una parte de sus moléculas está en forma gaseosa, al equilibrase, la cantidad de materia gaseosa define la presión de vapor saturado, la cual gaseosa, al equilibrase, la cantidad de materia gaseosa define la presión de vapor saturado, la cual
11 11
canti
cantidad de dad de gas es inferior a gas es inferior a la presión de vapor saturado, una parte de la presión de vapor saturado, una parte de las molécullas moléculas pasan de as pasan de lala fase líquida a la gaseosa: eso es la evaporación. Cuando la presión de vapor iguala a la fase líquida a la gaseosa: eso es la evaporación. Cuando la presión de vapor iguala a la atmosférica, se produce la ebullición.
atmosférica, se produce la ebullición. Est
Este e fefenómnómeno eno tatambmbiéién n es es llllamamado ado de de enenfrifriamamieientnto o evevapaporaoratitivo. vo. Un Un ejejememplplo o papara ra didichocho fenómeno es la transpiración (sudor).
fenómeno es la transpiración (sudor).
AGUA DURA AGUA DURA En química, el
En química, el agua calcáreaagua calcárea oo agua duraagua dura —por contraposición al agua blanda— es aquella que —por contraposición al agua blanda— es aquella que contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio y calcio. A veces se da como contiene un alto nivel de minerales, en particular sales de magnesio y calcio. A veces se da como límite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 mg CaCO3/L.
límite para denominar a un agua como dura una dureza superior a 120 mg CaCO3/L.
La dureza del agua se expresa normalmente como cantidad equivalente de carbonato de calcio La dureza del agua se expresa normalmente como cantidad equivalente de carbonato de calcio (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a partir de (aunque propiamente esta sal no se encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a partir de la suma de las concentraciones de calcio y magnesio existentes (miligramos) por cada litro de la suma de las concentraciones de calcio y magnesio existentes (miligramos) por cada litro de agua; que puede expresarse en concentración de CaCO3.
agua; que puede expresarse en concentración de CaCO3. Es decir:
Es decir:
Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++]. Donde: Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++]. Donde: •• [Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l.[Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l. •• [Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l.[Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l.
Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO3 y las masas Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la masa molecular del CaCO3 y las masas atómicas
atómicas
respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el [Mg++]). respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el [Mg++]).
Tipos de dureza Tipos de dureza
En la dureza total del agua se puede hacer una distinción entre
En la dureza total del agua se puede hacer una distinción entredureza temporal dureza temporal (o(o de carbonatosde carbonatos))
yy dureza permanentedureza permanente(o(o de no-carbonatosde no-carbonatos) generalmente de sulfatos y cloruros.) generalmente de sulfatos y cloruros.
Dureza temporal Dureza temporal
La dureza temporal se produce a partir de la disolución de carbonatos en forma de La dureza temporal se produce a partir de la disolución de carbonatos en forma de
hidrógenocarbonatos (bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición del hidrógenocarbonatos (bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).
12 12
El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que hervir (que El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que hervir (que contribuye a la formación de carbonato) se precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la contribuye a la formación de carbonato) se precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura.
solución, dejando el agua menos dura.
Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo Los carbonatos pueden precipitar cuando la concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad que la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto de fuentes de carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza temporal aumenta. Todo esto está en relación con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los carbonatos. Este está en relación con el pH de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los carbonatos. Este proceso de disolución y precipitación es el que pr
proceso de disolución y precipitación es el que provoca las formaciones de estalagmitas yovoca las formaciones de estalagmitas y estalactitas.
estalactitas.
Dureza permanente Dureza permanente
Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, la causa más corriente es la presencia de Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, la causa más corriente es la presencia de sulfatos y/o cloruros de calcio y de magnesio en el agua, sales que son más solubles según sube la sulfatos y/o cloruros de calcio y de magnesio en el agua, sales que son más solubles según sube la temperatura, hasta cierta temperatura, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la
temperatura, hasta cierta temperatura, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura.
temperatura.
Medidas de la dureza del agua Medidas de la dureza del agua
Las medidas de dureza o grado hidrotimétrico del agua son: Las medidas de dureza o grado hidrotimétrico del agua son: CaCO3/l o ppm de CaCO3
CaCO3/l o ppm de CaCO3
Miligramos de carbonato cálcico (CaCO3) en un litro de agua; esto es equivalente a ppm de Miligramos de carbonato cálcico (CaCO3) en un litro de agua; esto es equivalente a ppm de CaCO3.
CaCO3.
Grado alemán (
Grado alemán ( Deutsche Härte Deutsche Härte, °dH), °dH)
Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua. Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua. Grado americano
Grado americano
Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua. Equivale a 17,2 mg CaCO3/l de agua. Grado francés (°fH)
Grado francés (°fH)
Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua. Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua. Grado inglés (°eH) o grado Clark Grado inglés (°eH) o grado Clark Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de agua. Equivale a 14,3 mg CaCO3/l de agua.
La forma más común de medida de la dureza de las aguas es por titulación con EDTA. Este La forma más común de medida de la dureza de las aguas es por titulación con EDTA. Este agente quelante permite valorar conjuntamente el Ca y el Mg (a pH=10) o sólo el Ca (a pH=12), agente quelante permite valorar conjuntamente el Ca y el Mg (a pH=10) o sólo el Ca (a pH=12), por los complejos que forma con dichos ca
por los complejos que forma con dichos cationes.tiones. Clasificación de la dureza del agua
Clasificación de la dureza del agua Tipos de agua mg/l °fH ºdH ºeH Tipos de agua mg/l °fH ºdH ºeH
13 13
Agua levemente dura ≤60 ≤6.0 ≤3.35 ≤4.20 Agua levemente dura ≤60 ≤6.0 ≤3.35 ≤4.20
Agua moderadamente dura ≤120 ≤12.0 ≤6.70 ≤8.39 Agua moderadamente dura ≤120 ≤12.0 ≤6.70 ≤8.39 Agua dura ≤180 ≤18.0 ≤10.05 ≤12.59
Agua dura ≤180 ≤18.0 ≤10.05 ≤12.59 Agua muy dura >180 >18.0 >10.05 >12.59 Agua muy dura >180 >18.0 >10.05 >12.59 Eliminación de la dureza
Eliminación de la dureza
Las operaciones de eliminación de dureza se denominan ablandamiento de aguas. Las operaciones de eliminación de dureza se denominan ablandamiento de aguas.
La dureza puede ser eliminada utilizando el carbonato de sodio (o de potasio) y cal. Estas La dureza puede ser eliminada utilizando el carbonato de sodio (o de potasio) y cal. Estas sustancias causan la precipitación del Ca como carbonato y del Mg como hidróxido. sustancias causan la precipitación del Ca como carbonato y del Mg como hidróxido.
Otro proceso para la eliminación de la dureza del agua es la descalcificación de ésta mediante Otro proceso para la eliminación de la dureza del agua es la descalcificación de ésta mediante resinas de intercambio iónico. Lo más habitual es utilizar resinas de intercambio catiónico que resinas de intercambio iónico. Lo más habitual es utilizar resinas de intercambio catiónico que intercambian los iones calcio y magnesio presentes en el agua por iones sodio u otras que los intercambian los iones calcio y magnesio presentes en el agua por iones sodio u otras que los intercambian por iones hidrógeno.
intercambian por iones hidrógeno.
La dureza se puede determinar fácilmente mediante reactivos. La dureza también se puede La dureza se puede determinar fácilmente mediante reactivos. La dureza también se puede percibir por el sabor del agua. Es
percibir por el sabor del agua. Es conveniente saber si el agua es agua durconveniente saber si el agua es agua dura, ya que la durezaa, ya que la dureza puede provocar depósitos o incrus
puede provocar depósitos o incrustaciones de carbonatos en conducctaciones de carbonatos en conducciones de lavadoras,iones de lavadoras, calentadores, y calderas o en las planchas.
calentadores, y calderas o en las planchas.
Si ya se han formado, se pueden eliminar con algunos productos antical existentes en el mercado, Si ya se han formado, se pueden eliminar con algunos productos antical existentes en el mercado, aunque un método muy válido para conseguir disolver los carbonatos es aplicar un ácido débil aunque un método muy válido para conseguir disolver los carbonatos es aplicar un ácido débil (acético, cítrico, etc.) en los depósitos.
(acético, cítrico, etc.) en los depósitos. Resinas catiónicas de ácido fuerte Resinas catiónicas de ácido fuerte
Intercambian iones positivos (cationes). Funcionan a cualquier pH. Intercambian iones positivos (cationes). Funcionan a cualquier pH.
Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como primera columna de desionizacion en Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como primera columna de desionizacion en los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los cationes del agua y necesitan una gran los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los cationes del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente acido clorhidrico (HCl).
cantidad de regenerante, normalmente acido clorhidrico (HCl). Resinas catiónicas de ácido débil
Resinas catiónicas de ácido débil
Tienen menor capacidad de intercambio. No son funcionales a pH bajos. Tienen menor capacidad de intercambio. No son funcionales a pH bajos.
Elevado hinchamiento y contraccion lo que hace aumentar las perdidas de carga o provocar Elevado hinchamiento y contraccion lo que hace aumentar las perdidas de carga o provocar roturas en las botellas cuando no cuentan con suficiente espacio en su interior. Se trata de una roturas en las botellas cuando no cuentan con suficiente espacio en su interior. Se trata de una resina muy eficiente, requiere menos acido para su regeneracion, aunque trabajan a flujos menores resina muy eficiente, requiere menos acido para su regeneracion, aunque trabajan a flujos menores que las de acido fuerte. Es habitual regenerarlas con el acido de desecho procedente de las de
que las de acido fuerte. Es habitual regenerarlas con el acido de desecho procedente de las de acido fuerte.
acido fuerte.
¿Cómo trabaja el intercambio de resinas iónicas? ¿Cómo trabaja el intercambio de resinas iónicas?
Las resinas se separan como cuentas esfericas 0,5 a 1,0 mm de diametro. Estos parecen solidos, Las resinas se separan como cuentas esfericas 0,5 a 1,0 mm de diametro. Estos parecen solidos, incluso bajo el microscopio, pero a escala molecular la estructura es bastante abierta. Esto incluso bajo el microscopio, pero a escala molecular la estructura es bastante abierta. Esto significa que la solucion pasa por una capa de resina que puede fluir a traves del polimero significa que la solucion pasa por una capa de resina que puede fluir a traves del polimero
entrecruzado, puesta en contacto intimo con los sitios de intercambio. La afinidad de las resinas entrecruzado, puesta en contacto intimo con los sitios de intercambio. La afinidad de las resinas
14 14
de acido sulfonico para los cationes varia con el tamano y la carga ionica del cation. En general, la de acido sulfonico para los cationes varia con el tamano y la carga ionica del cation. En general, la afinidad es mayor para los grandes iones con alta valencia.
afinidad es mayor para los grandes iones con alta valencia.
Algunos ejemplos de resinas de intercambio ionico por orden de afinidad para algunos cationes Algunos ejemplos de resinas de intercambio ionico por orden de afinidad para algunos cationes comunes son aproximadamente:
comunes son aproximadamente: Hg2+ <Li+ <H+ <Na+ < K+ ≈
Hg2+ <Li+ <H+ <Na+ < K+ ≈ NH4+ < Cd2+ < Cs+ < NH4+ < Cd2+ < Cs+ < Ag+ < Mn2+ < Mg2+< Zn2+ Ag+ < Mn2+ < Mg2+< Zn2+ < Cu2+ << Cu2+ < Ni2+ < Co2+ < Ca2+
Ni2+ < Co2+ < Ca2+
< Sr2+ Pb2+ < Al3+ < Fe3+. < Sr2+ Pb2+ < Al3+ < Fe3+. Resina de intercambio cationico 2 Resina de intercambio cationico 2
Aplicaciones de las resinas de intercambio iónico en la industria Aplicaciones de las resinas de intercambio iónico en la industria Tratamiento de aguas
Tratamiento de aguas
• Eliminacion de la dureza del agua. • Eliminacion de la dureza del agua.
• Eliminacion de calcio y magnesio evitando asi depositos e incrustaciones. Se emplean resinas de • Eliminacion de calcio y magnesio evitando asi depositos e incrustaciones. Se emplean resinas de poliestireno
poliestireno sulfonado. sulfonado.
• Eliminacion de hierro y manganeso, cuya presencia puede manchar tejidos, formar depositos en • Eliminacion de hierro y manganeso, cuya presencia puede manchar tejidos, formar depositos en tuberias e
tuberias e
inducir su corrosion. ste proceso debe realizarse con precaucion por existir un riesgo de que inducir su corrosion. ste proceso debe realizarse con precaucion por existir un riesgo de que ambos iones
ambos iones
precipiten sobre la resina. precipiten sobre la resina.
• Alcalinidad del agua: Eliminacion de aniones bicarbonato, carbonato e hidroxidos. • Alcalinidad del agua: Eliminacion de aniones bicarbonato, carbonato e hidroxidos. Generalmente se emplean
Generalmente se emplean resinas en forma cloruro. resinas en forma cloruro.
• Eliminacion de materia organica: Eliminacion de acidos organicos (ejemplos: acidos humicos o • Eliminacion de materia organica: Eliminacion de acidos organicos (ejemplos: acidos humicos o taninos)
taninos)
precursores de trihalometanos al clorar
precursores de trihalometanos al clorar el agua. Se emplean generalmente resinas anionicas el agua. Se emplean generalmente resinas anionicas enen forma de cloruro,
forma de cloruro,
especialmente de tipo acrilico. especialmente de tipo acrilico.
• Eliminacion de nitratos: Eliminacion de aniones nitrato NO3-, mediante resinas en forma de • Eliminacion de nitratos: Eliminacion de aniones nitrato NO3-, mediante resinas en forma de cloruro.
cloruro.
• Eliminacion del ion amonio: Eliminacion de NH4+ por medio de resinas cationicas. • Eliminacion del ion amonio: Eliminacion de NH4+ por medio de resinas cationicas.
• Desionizacion del agua: Reduccion de los cationes (Ca2+, Na+, Mg2+, etc) y aniones (Cl-, SO4 • Desionizacion del agua: Reduccion de los cationes (Ca2+, Na+, Mg2+, etc) y aniones (Cl-, SO4 2-, etc) presentes
2-, etc) presentes
en el agua a niveles muy bajos. Muy importante para laboratorios, industrias farmaceuticas, en el agua a niveles muy bajos. Muy importante para laboratorios, industrias farmaceuticas, cosmeticos,
cosmeticos,
microelectronica, etc. Se realiza mediante una resina cationica y dos resinas anionicas, una basica microelectronica, etc. Se realiza mediante una resina cationica y dos resinas anionicas, una basica debil que
debil que
adsorbera los acidos fuertes y otra basica para intercambiar los aniones. adsorbera los acidos fuertes y otra basica para intercambiar los aniones. Industria nuclear
Industria nuclear
Tratamiento de efluentes contaminados con elementos radiactivos, purificacion del agua de Tratamiento de efluentes contaminados con elementos radiactivos, purificacion del agua de refrigeracion del nucleo,
refrigeracion del nucleo,
etc. Las resinas, una vez usadas y contaminadas con elementos radiactivos, deben tratarse como etc. Las resinas, una vez usadas y contaminadas con elementos radiactivos, deben tratarse como un residuo
un residuo radiactivo mas. radiactivo mas.
15 15
Purificacion del agua (por ejemplo: industria de la cerveza), desmineralizar liquidos azucarados y Purificacion del agua (por ejemplo: industria de la cerveza), desmineralizar liquidos azucarados y jarabes, controlar
jarabes, controlar
la acidez, el olor, el sabor y contenido en sal del alimento. Tambien se emplean para aislar o la acidez, el olor, el sabor y contenido en sal del alimento. Tambien se emplean para aislar o purificar aditivos o purificar aditivos o componentes de componentes de alimentos.-5-6-Industria farmaceútica Industria farmaceútica
Recuperacion y purificacion de productos (antibioticos, vitaminas, enzimas, proteinas, entre Recuperacion y purificacion de productos (antibioticos, vitaminas, enzimas, proteinas, entre otros).
otros).
Hidrometalurgia Hidrometalurgia
Tratamiento de efluentes procedentes de la industria de refinado de metales. Recuperacion y Tratamiento de efluentes procedentes de la industria de refinado de metales. Recuperacion y concentracion de concentracion de COLUMNA ANIONICA COLUMNA ANIONICA DIESEL DIESEL Fueloil 1 Fueloil 1 Fueloil Fueloil El
Elfueloil[1] (en inglésfueloil[1] (en inglésfuel oilfuel oil), también llamado en España), también llamado en Españafuelóleofuelóleo yy combustóleocombustóleo en otrosen otros países
países
hispanohablantes, es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en la destilación hispanohablantes, es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo en la destilación fraccionada. De aquí se
fraccionada. De aquí se
obtiene entre un 30 y un 50% de esta sustancia. Es el combustible más pesado de los que se puede obtiene entre un 30 y un 50% de esta sustancia. Es el combustible más pesado de los que se puede destilar a presión
destilar a presión
atmosférica. Está compuesto por moléculas con más de 20 átomos de carbono, y su color es atmosférica. Está compuesto por moléculas con más de 20 átomos de carbono, y su color es negro. El fuel oil se usa
negro. El fuel oil se usa
como combustible para plantas de energía eléctrica, calderas y hornos. como combustible para plantas de energía eléctrica, calderas y hornos.
Por otra parte, también se trata en procesos a menor presión para poder ser destilado y así obtener Por otra parte, también se trata en procesos a menor presión para poder ser destilado y así obtener las fracciones más
las fracciones más
pesadas del petróleo, como los aceites lubricantes
pesadas del petróleo, como los aceites lubricantes y el asfalto, entre otros.y el asfalto, entre otros. Clases
Clases
El fueloil se clasifica en seis clases, enumeradas del 1 al 6, de acuerdo a su punto de ebullición, su El fueloil se clasifica en seis clases, enumeradas del 1 al 6, de acuerdo a su punto de ebullición, su composición y su
composición y su
uso. El punto de ebullición, que varía de los 175 a los 600 °C; la longitud de la cadena de uso. El punto de ebullición, que varía de los 175 a los 600 °C; la longitud de la cadena de carbono, de 9 a 70 átomos;
carbono, de 9 a 70 átomos;
y la viscosidad aumentan con el número de carbonos de la molécula, por ello los más pesados y la viscosidad aumentan con el número de carbonos de la molécula, por ello los más pesados deben calentarse para
deben calentarse para
que fluyan. El precio generalmente decrece a medida que el número aumenta. que fluyan. El precio generalmente decrece a medida que el número aumenta. Los
Los fueloil No. 1fueloil No. 1,, fueloil No. 2fueloil No. 2 yy fueloil No. 3fueloil No. 3 se llaman de diferentes formas:se llaman de diferentes formas:fueloil destiladofueloil destilado,, fueloil diésel
fueloil diésel,, fueloil ligeros
fueloil ligeros,, gasóleogasóleo o simplementeo simplemente destiladosdestilados. Por ejemplo, el fueloil No. 2, destilado No. 2 y. Por ejemplo, el fueloil No. 2, destilado No. 2 y fueloil diésel No.
fueloil diésel No.
2 son casi lo mismo (diésel es diferente porque tiene un índice de cetano el cual describe la 2 son casi lo mismo (diésel es diferente porque tiene un índice de cetano el cual describe la calidad de ignición del
calidad de ignición del combustible).
16 16
Gasóleo hace referencia al proceso de destilación. El crudo se calienta, se gasifica y luego se Gasóleo hace referencia al proceso de destilación. El crudo se calienta, se gasifica y luego se condensa.
condensa.
•• Número 1Número 1 es similar al queroseno y es la fracción que hierve justo luego de la gasolina.es similar al queroseno y es la fracción que hierve justo luego de la gasolina. •• Número 2Número 2 es el diésel que usan las camionetas y algunos automóviles.es el diésel que usan las camionetas y algunos automóviles.
•• Número 3Número 3 es un combustible destilado que es usado raramente.es un combustible destilado que es usado raramente.
•• Número 4Número 4 es usualmente una mezcla de fueloil destilado y de residuos, tales como No. 2 y 6;es usualmente una mezcla de fueloil destilado y de residuos, tales como No. 2 y 6; sin embargo,
sin embargo,
algunas veces es tan solo un fuerte destilado. No. 4 puede ser clasificado como diésel, destilado o algunas veces es tan solo un fuerte destilado. No. 4 puede ser clasificado como diésel, destilado o fueloil residual.
fueloil residual. • Los
• Los Número 5Número 5 yy Número 6Número 6 son conocidos comoson conocidos comofueloil residualesfueloil residuales ((RFORFO por sus siglas en por sus siglas en inglés) o
inglés) ofueloilfueloil pesados
pesados. En general se produce más Número 6 que Número 5. Los términos. En general se produce más Número 6 que Número 5. Los términos fueloil pesado fueloil pesado yy fueloil residual
fueloil residual sonson
usados como los nombres para Número 6. Número 5 y 6 son los remanentes del crudo luego que usados como los nombres para Número 6. Número 5 y 6 son los remanentes del crudo luego que la gasolina y los
la gasolina y los
fueloil destilados son extraídos a través de la destilación. El fueloil Número 5 es una mezcla de fueloil destilados son extraídos a través de la destilación. El fueloil Número 5 es una mezcla de 75-80 % de
75-80 % de
Número 6 y 25-20% de Número 2. Número 6
Número 6 y 25-20% de Número 2. Número 6 puede contener también una pequeña cantidad depuede contener también una pequeña cantidad de No. 2 para
No. 2 para
cumplir con ciertas especificaciones. cumplir con ciertas especificaciones.
Los fueloil residuales son llamados algunas veces
Los fueloil residuales son llamados algunas veces ligerosligeros cuando han sido mezclados con fueloilcuando han sido mezclados con fueloil destilado, mientras
destilado, mientras
que los fueloil destilados son llamados
que los fueloil destilados son llamadospesadospesados cuando han sido mezclados con fueloil residual.cuando han sido mezclados con fueloil residual. Gasóleo pesado
Gasóleo pesado,,
por ejemplo, es un destilado que contiene fueloil residual. por ejemplo, es un destilado que contiene fueloil residual.
Combustible búnker Combustible búnker
Pequeñas moléculas, como aquellas del gas propano, nafta, gasolina para automóviles, y Pequeñas moléculas, como aquellas del gas propano, nafta, gasolina para automóviles, y combustible de jet tienen
combustible de jet tienen
puntos de ebullición relativamente bajos, y se separan al co
puntos de ebullición relativamente bajos, y se separan al comienzo del proceso de destilaciónmienzo del proceso de destilación fraccionada. Los
fraccionada. Los
productos de petróleo más pesados
productos de petróleo más pesados, tales como el diésel, así como el aceite lubricante, se, tales como el diésel, así como el aceite lubricante, se precipitan más despacio, y
precipitan más despacio, y el
el bunker bunker se ubica literalmente al fondo del barril; la única sustancia más densa que else ubica literalmente al fondo del barril; la única sustancia más densa que el
combustible bunker es el combustible bunker es el
residuo, que se mezcla con brea para pavimentar calles y sellar techos. residuo, que se mezcla con brea para pavimentar calles y sellar techos. Combustible Bunker
Combustible Bunker es técnicamente cualquier tipo de combustible derivado del petróleo usadoes técnicamente cualquier tipo de combustible derivado del petróleo usado en motores
en motores
marinos. Recibe su nombre (en inglés) de los contenedores en barcos y en los puertos en donde se marinos. Recibe su nombre (en inglés) de los contenedores en barcos y en los puertos en donde se almacena; cuando
almacena; cuando
se usaban barcos a vapor se tenían
se usaban barcos a vapor se teníanbunkersbunkers de carbón, pero ahora lo mismos depósitos se usande carbón, pero ahora lo mismos depósitos se usan
para combustible para combustible
Fueloil 2 Fueloil 2
bunker. La oficina de Impuestos y Adua
bunker. La oficina de Impuestos y Aduana Australiana define el combustible bunker como elna Australiana define el combustible bunker como el combustible que
combustible que
alimenta el motor de un barco o de una aeronave. Combustible Bunker A equivale a fueloil No. 2, alimenta el motor de un barco o de una aeronave. Combustible Bunker A equivale a fueloil No. 2,
17 17
bunker B equivale a fueloil No. 4 o No. 5 y combustible C equivale a f
bunker B equivale a fueloil No. 4 o No. 5 y combustible C equivale a fueloil No. 6. Debido a queueloil No. 6. Debido a que No. 6 es el más
No. 6 es el más
común, se usa el término "combustible bunker" como un sinónimo para fueloil No. 6. Al fueloil común, se usa el término "combustible bunker" como un sinónimo para fueloil No. 6. Al fueloil No. 5 se la llama
No. 5 se la llama también
también navy special fuel oilnavy special fuel oil o sencillamenteo sencillamente navy specialnavy special, los fueloil No. 6 o 5 también son, los fueloil No. 6 o 5 también son llamados
llamados furnace fuelfurnace fuel oil
oil ((FFOFFO); debido a su alta viscosidad requieren calentamiento, usualmente lograda por medio de); debido a su alta viscosidad requieren calentamiento, usualmente lograda por medio de un sistema de
un sistema de
circulación continua a baja presión de vapor, antes de que el combustible sea bombeado desde el circulación continua a baja presión de vapor, antes de que el combustible sea bombeado desde el tanque de
tanque de
combustible bunker. En el contexto de los barcos, la nomenclatura tal y como ha sido descrita con combustible bunker. En el contexto de los barcos, la nomenclatura tal y como ha sido descrita con GAS L.P.
GAS L.P.
Gas licuado del petróleo Gas licuado del petróleo Hidrocarburos, C3 Hidrocarburos, C3 –C4 –C4 Cilindros de GLP doméstico de 45 kg Cilindros de GLP doméstico de 45 kg El
Elgas licuado del petróleo ((GLPgas licuado del petróleo GLP) es la mezcla de gases licuados presentes en el gas natural o) es la mezcla de gases licuados presentes en el gas natural o disueltos en el
disueltos en el
petróleo. Los componentes del GLP, aunque a temperatur
petróleo. Los componentes del GLP, aunque a temperatura y presión ambientales son gases, sa y presión ambientales son gases, sonon fáciles de licuar, de
fáciles de licuar, de
ahí su nombre. En la práctica, se puede decir que los GLP son una mezcla de propano y butano. ahí su nombre. En la práctica, se puede decir que los GLP son una mezcla de propano y butano. El propano y butano están presentes en el petróleo crudo y el gas natural, aunque una parte se El propano y butano están presentes en el petróleo crudo y el gas natural, aunque una parte se obtiene durante el
obtiene durante el
refinado de petróleo, sobre todo como subproducto de la destilación fraccionada catalítica ( refinado de petróleo, sobre todo como subproducto de la destilación fraccionada catalítica ( FCC FCC ,,
por sus siglas en por sus siglas en
inglés
inglés Fluid Catalytic Cracking Fluid Catalytic Cracking ).).
GLP en refinerías GLP en refinerías
Se inicia cuando el petróleo crudo procedente de los pozos petroleros llega a una refinación Se inicia cuando el petróleo crudo procedente de los pozos petroleros llega a una refinación primaria, donde se
primaria, donde se
obtienen diferentes destilados, entre los cuales se tienen gas húmedo, naftas o gasolinas, obtienen diferentes destilados, entre los cuales se tienen gas húmedo, naftas o gasolinas, queroseno, gasóleos
queroseno, gasóleos
atmosféricos o diésel y gasóleos de vacío. atmosféricos o diésel y gasóleos de vacío.
Estos últimos (gasóleos) de vacío son la materia prima para la producción de gasolinas en los Estos últimos (gasóleos) de vacío son la materia prima para la producción de gasolinas en los procesos de craqueo
procesos de craqueo
catalítico. El proceso se inicia cuando estos se llevan a una planta FCC y, mediante un reactor catalítico. El proceso se inicia cuando estos se llevan a una planta FCC y, mediante un reactor primario a base de un
primario a base de un
catalizador a alta temperatura, se obtiene el GLP, gasolinas y otros productos más pesados. Esa catalizador a alta temperatura, se obtiene el GLP, gasolinas y otros productos más pesados. Esa mezcla luego se
mezcla luego se
separa en trenes de destilación. separa en trenes de destilación. GLP de gas natural
GLP de gas natural
El gas natural de propano y butano que pueden ser extraídos por procesos consistentes en la El gas natural de propano y butano que pueden ser extraídos por procesos consistentes en la reducción de la
reducción de la
temperatura del gas hasta que estos componentes y otros más pesados se condensen. Los procesos temperatura del gas hasta que estos componentes y otros más pesados se condensen. Los procesos usan refrigeración
18 18
o turboexpansores para lograr temperaturas menores de -40 º C necesarias para recuperar el o turboexpansores para lograr temperaturas menores de -40 º C necesarias para recuperar el propano.
propano.
Subsecuentemente estos líquidos son sometidos a un proceso de purificación usando trenes de Subsecuentemente estos líquidos son sometidos a un proceso de purificación usando trenes de destilación para
destilación para
producir propano y butano líquido o directamente GLP. producir propano y butano líquido o directamente GLP.
El GLP se caracteriza por tener un poder calorífico alto y una densidad mayor que la del aire. El GLP se caracteriza por tener un poder calorífico alto y una densidad mayor que la del aire. GAS NATURAL GAS NATURAL Gas natural 1 Gas natural 1 Gas natural Gas natural
Producción de gas natural según país. Producción de gas natural según país. El
Elgas natural es una de las varias egas naturales una de las varias e importantes fuentes de energía no importantes fuentes de energía no renovables formada por una mezcla de renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petróleo,
yacimientos de petróleo, disueltodisuelto oo asociado
asociado con el petróleo (acumulacióncon el petróleo (acumulación de plancton marino) o en depósitos de de plancton marino) o en depósitos de carbón.
carbón.
Aunque su composición varía en Aunque su composición varía en
función del yacimiento del que se saca, función del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente por está compuesto principalmente por
metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95% (p. ej., el gas no-asociado del metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95% (p. ej., el gas no-asociado del pozo West Sole en
pozo West Sole en
el Mar del Norte), y suele contener otros gases como nitrógeno, Ácido Sulfhídrico, helio y el Mar del Norte), y suele contener otros gases como nitrógeno, Ácido Sulfhídrico, helio y mercaptanos.
mercaptanos.
Como ejemplo de contaminantes cabe mencionar el gas no-asociado de Kapuni (NZ) que contiene Como ejemplo de contaminantes cabe mencionar el gas no-asociado de Kapuni (NZ) que contiene hasta 49% de
hasta 49% de
CO2. Como fuentes adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de CO2. Como fuentes adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de hidratos de metano
hidratos de metano
que, según estimaciones, pueden suponer una reserva energética muy superiores a las actuales de que, según estimaciones, pueden suponer una reserva energética muy superiores a las actuales de gas natural.
gas natural.
Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos (basuras, vegetales Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos (basuras, vegetales - gas de pantanos)
- gas de pantanos)
en las plantas de tratamiento de estos restos (depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de en las plantas de tratamiento de estos restos (depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de procesado de
procesado de
basuras, de desechos o
basuras, de desechos orgánicos animales, etc.). El gas obtenido así se llama biogás.rgánicos animales, etc.). El gas obtenido así se llama biogás.
Algunos de los gases que forman parte del gas natural cuando es extraído se separa de la mezcla Algunos de los gases que forman parte del gas natural cuando es extraído se separa de la mezcla porque no tienen
porque no tienen
capacidad energética (nitrógeno o CO2) o porque pueden depositarse en las tuberías usadas para capacidad energética (nitrógeno o CO2) o porque pueden depositarse en las tuberías usadas para su distribución
su distribución
debido a su alto punto de ebullición. Si el gas fuese criogénicamente licuado para su debido a su alto punto de ebullición. Si el gas fuese criogénicamente licuado para su almacenamiento, el dióxido de
